(B) 図2のように, 断熱材でできた円筒容器を鉛直に設置し, その内部で鉛直方向
になめらかに移動できる断面積Sのピストンを入れる。 ピストンの下の空間
(空間A)には単原子分子理想気体Aが密封されており, ピストンの上の空間
(空間B) には単原子分子理想気体Bが密封されている。 空間Aと空間Bの高さ
の合計は2Lである。 空間B内の気体分子数は空間A内の気体分子数の2倍とす
る。 ピストンは気体の出入りを許さないが, 熱の出入りは自由にできる。 はじめ,
ピストンは底面から高さ 13 Lの位置で静止していた。このときの気体Bの圧力
をPとし,この静止した状態を状態 I とする。 状態 Ⅰ から空間A内の気体Aを
ゆっくりとヒーターで加熱したところ, ピストンは徐々に上昇し, しばらくして
加熱を止めたところ, ピストンが底面からある高さで静止した。 この状態を状態
ⅡI とする。 状態ⅡIの気体Bの圧力は2P。 である。 ピストン, 容器, ヒーターの熱
容量およびピストン, ヒーターの体積は無視できる。 重力加速度の大きさはと
する。
空間B
空間 A
理想気体B
理想気体A
図2
ピストン
(二) ピストンの質量を S, Pog を用いて表せ。
(ホ) 状態 Ⅰ から状態ⅡIまでにヒーターが気体Aに加えた熱量を S, Po,Lを用い
て表せ。
